JPH0248474A

JPH0248474A - 繊維強化気泡石膏セメント板およびその製造方法

Info

Publication number: JPH0248474A
Application number: JP19861888A
Authority: JP
Inventors: Katsuyoshi Imaizumi; 今泉　勝吉; Miki Aoyama; 青山　幹; Osao Hori; 長生堀; Kenji Matsumoto; 健次松本; Kenji Nishiomote; 西面　憲二; Shinji Matsuo; 松尾　信次
Original assignee: KYOWA GIKEN KK; NAIGAI MOKUZAI KOGYO KK; Obayashi Corp; Kuraray Co Ltd
Current assignee: KYOWA GIKEN KK; NAIGAI MOKUZAI KOGYO KK; Obayashi Corp; Kuraray Co Ltd
Priority date: 1988-08-08
Filing date: 1988-08-08
Publication date: 1990-02-19
Anticipated expiration: 2013-01-14
Also published as: JP2696115B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は繊維強化気泡石膏セメント板およびその型造方
法に関し、例えば、早期硬化性、高強度、高靭性および
耐水性を有する壁材等に好適な繊維強化気泡石膏セメン
ト板およびその製造方法に関する。

〔従来の技術〕

近年建築物の高層化に伴い、外壁の乾式化施工と共に安
価で施工性に優れ、さらに耐火、耐水性に優れ、仕上材
の選定が任意に出来る等の特徴を有する外装材の出現が
望まれている。そして現在、高温高圧蒸気養生された軽
量気泡コンクリート（以下ＡＬＣ板と略）は、軽量で耐
火・寸法安定性が優れているという長所を持つことから
、建築物の外装材として多量に使用されている。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしこれらＡＬＣ板は吸水性が大であり、それ自体を
外装仕上材として使用する事は難しく、ＡＬＣ板表面の
粗雑さも伴って下地処理をも含めた外装仕上げが必要で
ある。一方、物性面に於いてＡＬＣマトリックス自体は
曲げ強度、引張り強度等が脆弱であり、これらの物性値
を確保するため、−船釣には鉄筋が使用されている。し
かし、鉄筋はマトリックスとの接着性に問題があり、Ａ
ＬＣ表面より浸透した雨水等によって鉄筋は腐蝕し、鉄
錆の発生による強度低下・外壁の汚れの原因ともなって
いる。施工性に関しては運搬・取付時の角欠は性、また
、現場でのこ引き性に問題を残しており、特にのこ引き
性は鉄筋を使用している関係で特殊な切断機を使用しな
ければならない。

石膏建材は、施工が容易で、防火性に優れている等の長
所を有し、防火建材として使用されているが、その半面
、高温で長時間加熱されると結晶水を放出し、温度の上
昇と共に収縮亀裂が発生する。また石膏は水に対する強
度劣化が著しく、建材としての信頼性を欠き、外装材と
しては不適当であった。この様に石膏建材は不燃材では
あるが、耐水性を要求される外装材には使用し得す、こ
の点の改善が惣務であった。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は、上記問題１点の解決手段として、（１）石膏
及びスラグセメント（高炉セメント）を主材料とし、補
強材として繊維が主材料に対して重量比で０．３％〜２
０％含有されており、かつ、内部に気泡が存在してなる
軽量成形物であって、繊維の周りにはエトリンガイドが
存在しており、曲げ強度が式（曲げ強度／（比重）２）
≧５０ｋｇ／−を満足し、タフネスが２５ｋｇ−３以上
であることを特徴とする繊維強化気泡石膏セメント板。

（２）繊維強化気泡石膏セメント板の片面もしくは両面
に、目付量３０　ｇ　／　ｒｄ　〜８００ｇ／　ｒｄの
不織布が一体化されている特許請求の範囲第１項に記載
の繊維強化気泡石膏セメント板。

（３）　　補強材として主材料中に配合される繊維が、
ポリビニルアルコール繊維、ポリアクリロニトリル繊維
、ポリエステル繊維、ポリオレフィン繊維、ポリプロピ
レン繊維、アラミド繊維、ガラス繊維、炭素繊維もしく
はこれらの繊維の混合体である特許請求の範囲第１項又
は第２項に記載の繊維強化気泡石膏セメント板。

（４）石膏及びスラグセメントを主材料とし、補強材と
して繊維を主材料に対して重量比で０．３％〜２０％含
有しており、さらに気泡を含有している繊維強化気泡石
膏セメントの混練物をベルト上で連続的に成形し、これ
を４０℃〜１００°Ｃで養生して連続生産することを特
徴とする繊維強化気泡石膏セメント板の製造方法。

（５）目付量３０　ｇ　／　ｒｄ　〜８００ｇ　／　ｒ
ｒｆの不織布を予めベルト上に設置しておき、その上に
繊維強化気泡石膏セメントの混練物を連続的に流し込み
、上記不織布と混練物を一体化させたのち、４０℃〜１
００℃で養生する特許請求の範囲第４項に記載の繊維強
化気泡石膏セメント板の製造方法を提供するものである
。

〔作用〕本発明者等は、従来技術に認められた問題点の改良につ
いて種々の実験と研究を重ねた結果、半水石膏及びスラ
グセメントを主材料として、これを重量比で２＝８〜８
：２の割合に混合したものに適量の気泡を混入し、さら
に補強材として繊維強度５ｇ／デニール以上、単繊維機
１１０．１テニール〜５０デニール、ｔａｍｉさｏ、ｓ
鶴〜５０鰭、アスペクト比（ｔａ維の平均断面積相当の
円直径（ｄ）と長さ（β）の比（ｌ／ｄ）が１００〜】
２００である繊維、例えばポリビニルアルコール繊維を
、主材料に対して０．３〜２０重量％添加攪拌してスラ
リーを形成し、さらに目付量３０ｇ／ｒｒｌ〜８００ｇ
／　ｍのポリビニルアルコール繊維、ポリエステル繊維
、ポリプロピレン繊維、ポリオレフィン繊維、ポリアミ
ド繊維、ポリアクリロニトリル繊維、アラミド繊維、ガ
ラス繊維、炭素繊維を単体もしくは複合体として使用し
て作製した不織布を、上記未硬化のスラリーの片面ある
いは両面に一体化させ、そして４０〜１００”Ｃに加熱
して養生を行うことにより、積極的に石膏の改質を行い
、エトリンガイドを生成させることによりマトリックス
組織を密にし、かつ、補強材として配合された繊維の回
りにエトリンガイドを生成させることにより、繊維とマ
トリックスとの接着力を向上させる。この結果、得られ
た物性値が、実施例の如く軽量でありながら、曲げ強度
が式（曲げ強度／（比重）２）≧５０ｋｇ／ｃｄ以上（
以下ＢＳ／ｐ２≧５０ｋｇ／ａＭと略記する）を満足し
、かつ、最大破壊強度到達時のタフネスが２５ｋｇ−ａ
ｍ以上の寸法変化が少なく耐水性に優れた繊維強化気泡
石膏セメント板が得られる。

本発明において補強材として用いられる繊維としては、
ポリビニルアルコール繊維、ポリアクリロニトリル繊維
、ポリエステル繊維、ポリオレフィン繊維（ポリプロピ
レン繊維など）、アラミド繊維、ガラス繊維、炭素繊維
もくしはこれらの繊維の混合体が挙げられる。特にポリ
ビニルアルコール繊維は、ＯＨ基を持ち親水性であるた
め、マトリックス成分との接着性が極めて良好であり、
補強材として用いた場合、硬化体の曲げ強度が向上する
と共に、靭性が著しく改善され、耐衝撃性に優れた材料
となる。

補強繊維として使用する場合の繊維長としては、長（な
る程その補強効果が向上するが、成形性と加工性を考慮
した場合、０．５Ｎ〜５０鶴、特に６ｎ〜２０ｉｎが適
当である。一方、添加量としては、主材料に対して０．
３乃至２０重量％、特に０．６〜８重量％が適当であり
、それ以上では繊維の分散が難しく曲げ強度や圧縮強度
等の物性値が低下する傾向にある。

また繊維強度としては、５ｇ／デニール以上が好ましく
、より好ましくは９ｇ／デニール以上であり、繊維強度
が５ｇ／デニール未膚の場合には十分な補強効果が得ら
れ難い。繊維のアスペクト比（以下、ＡＲ値と記す）と
しては、１００〜１２００．特に３５０〜８５０が好ま
しい。繊維太さとしては、０．１デニール〜５０デニー
ルが好ましく、特に１．８デニール〜２０デニールとし
た場合には、分散性の向上、繊維補強効果、施工性、加
工性等に於いて全て効果が発揮される。

一方、本発明の石膏セメント板に一体化する不織布も、
上記繊維を単体あるいは複合体として用い作製するもの
であるが、不織布の構造としては成形養生工程に於いて
前述のスラリーがベルト上に流出せず、かつ、スラリー
の硬化時に不織布のアンカー効果により成形体との剥離
の生じない構造とすることが望ましく、より好ましくは
、実施例１あるいは第１図に示すように不織布の構造を
上下２「構造とし、上層と下層との間に密度勾配を設け
るのがよい。すなわら、上層（１）の不織布においては
、スラリーと一体化し、アンカー効果を持たすため目付
量を低くし、下層（２）の不織布においては、ベルトと
の離形性を向上させるため、目付量を高くする。具体的
には、上層（１）の目付量を１５ｇ　／　’〜５０　ｇ
　／　ｒｄの範囲に、かつ、通気度（目付量５０ｇ／耐
の時の）を　２００ｃｃ　／−分以上に設定することが
望ましく、また、下層（２）の不織布の目付量を３５ｇ
／ｒｒｉ〜１５０ｇ／ｒｒｌの範囲に、かつ、通気度（
目付５０ｇ／ｃｄの時の）を１８０ｃｃ／ｃａ分以下に
設定することが好ましい。なお、通気度（目付量５０ｇ
／ｍの時の）は、添付の第２図に示すように、所定の目
付量の不織布を、単層状態およびそれを複数枚重ねた積
層状態でそれぞれの通気量をそれぞれ測定し、それらの
測定値から目付量−通気量曲線を求め、その曲線から目
付量を５０ｇ／ｉに設定した時の通気量を読取ることに
より得られる。また上層（１）を構成する繊維としては
、アンカー効果の点でポリビニルアルコール（以下、Ｐ
ｖＡと記す）系繊維が特に好ましい。

成形物と一体化された不織布の効果としては、曲げ強度
、引っ張り強度等の物性面に有効に働くばかりでなく、
他の特徴として成形物の表面を平滑とし、建物内外の仕
上面の簡略化、仕上材の選択の自由度が得られる等の事
が挙げられる。

本発明は、上記組成をもつ複合材の成形養生工程に於い
て、一定速度で移動しているベルト上に不織布を敷きな
らし、その上にスラリーを連続的に注入し、１０分〜３
０分で凝結させ、これを４０℃〜１００℃の養生器に入
れて通常８時間以上養生あるいは乾燥させて連続的に生
産する事を特徴とするものである。

本発明の硬化物はその早期硬化性の故に、連続成形方法
が採用できる。これにより板材の大きさは、ベルトの巾
によって自在に変えられ連続的な生産によって得られた
未硬化体を前述の養生条件により乾燥し製造するもので
あり、この様にして作製された繊維補強気泡石膏セメン
ト坂は、早期硬化性、高強度、高靭性、耐水性、加工性
番こ優れていることや、安価な主材料を用い連続的に生
産出来ることなど、建築材料としての価値は極めて大き
い。

本発明に使用する石膏は半水石膏である。半水石膏には
、α型と一般の焼石膏であるβ型の２種類があるが、こ
れらはどちらでも通用できるものである。但し、本発明
はスラリーの凝結時間を１０分〜３０分というように短
時間とする事ができ、初期強度は半水石膏の三水化に存
在しているために、いずれにしても半水石膏であらねば
ならない、α型半水石膏は、β型半水石膏に比べて混水
量が少なくても混練が可能なため、初期強度はβ型半水
石膏を使用したものに比べて大きくなるが、本発明によ
って得られた硬化体が高強度を示すのは、本質的にスラ
グの水和物（ＣａＯ−Ｓｉ０２　　・Ａｊ！２０３　　
・ｎｌ（２０）と一部にスラグの主成分であるＣａＯ−
Ａｌ２Ｏ２−Ｍｇ０−５ｉ０２系のガラス質とが、石膏
の刺激を受けてカルシューム及びアルミナを溶出し、石
膏と反応してカルシュームサルホアルミネート水和物（
３Ｃａ（ｌ　　Ａｊ！２０３・３ＣａＳ０４　　・３２
Ｈ２０）（鉱物学的にはエトリンガイド：　Ｅｔｔｒｉ
ｎｇｉｔｅ）　）と呼ばれる針状結晶を生成することに
よるものである。また、このエトリンガイドは、数μｍ
程度の小さな結晶で硬化過程に於いて、補強繊維の表面
に生成され、繊維の接着力を向上させ、マトリックスの
引き抜きを防止するため、補強材としての繊維の物性を
十二分に発揮することができる。また、このエトリンガ
イドは、コロイド状、ゲル状間の微細な空隙にイガグリ
状に生成され、組成を密にするため、マトリックスの乾
燥収縮を防ぎ、ひび割れの防止、寸法安定性の向上、吸
水率の減少等に有効に働くものである。

この様に本発明に於いては半水石膏及びスラグセメント
からなる水硬性物を硬化させてエトリンガイドを生成さ
せるものであるが、エトリンガイドを生成させるために
は、半水石膏とスラグセメン１−との混合比を重量比で
２二８〜８：２にするのが好ましい。

さらには、本発明に係る繊維強化気泡石膏の主材料とし
ては、半水石膏及びスラグセメントを使用するものであ
るが、必要に応じて主材料内に人工軽量骨材（膨張けつ
岩、膨張粘土、膨張スレート、焼成フライアッシュ、焼
成珪藻土、膨張蛭石、膨張真珠岩、膨張黒曜石、膨張合
繊樹脂、ミネラルウール）あるいは天然軽量骨材（火山
レキ）等を単体あるいは複合して用いる事もできる。

さらに、原料中に添加する発泡剤の種類としては、動物
性タンパク質、合成樹脂系組成物、石油樹脂、界面活性
剤、脂肪族有機酸誘導体、アルキルアリルスルホン酸塩
、ジ−メチルシリコン誘導体などがあり、これらを単体
あるいは混合して使用する。このような発泡剤を用いる
ことにより、成形物中には適度の気泡が含まれているよ
うになる。気泡の含有率としては石膏セメント板の密度
が０．４〜１．２ｇ／−となる程度が好ましい。次に本
発明の実施例を示す。

〔実施例１〕本発明は、一定速度で移動しているベルト上にスラリー
を揮し出し連続成形を行うものであるため、ベルトの汚
れ防止、及びスラリーとの一体化という相反する性質を
持つ不織布が必要であり、第１図に示す如（密度勾配を
持つ２層構造の不織布を使用した。すなわち、混練スラ
リーが繊維間に容易に流入し繊維と強固に接着して、ア
ンカー効果を発揮するように、目付量が小さく、かつ、
通気量が大きい嵩高な上層不織布（１）（目付量１７ｇ
／イ、通気度２１０ｃｃ／ｄ分）と、混練スラリーが繊
維間に浸透し、下方に位置するベルトの表面に流出付着
するのを防止するように目付量が大きく、通気量の小さ
い下層不織布（２）（目付量３７　ｇ　／　ｔｒｉ、通
気度１２０ｃｃ／ｃａｌ・分）とを、一体構造に接合す
ることによって、２層構造の補強体を構成している。な
お、通気度は、前述したように、目付量５０ｇ／　１の
時の値である。

先ずβ型半水石膏１００重量部およびスラグセメント８
０重量部からなる主材料に対して、補強繊維として第１
表に示す繊維物性のＰＶＡｕ！ｉ維１．２重量部、ガラ
ス繊維（ＡＲＧ）２．４重量部とをそれぞれ別々に添加
し、さらに混練水５５重量部と適量の気泡を加えて混練
して出来たスラリーを、前記の不織布を底面に敷ならし
た鋼製型枠内に流し込み成形しく配合量は第２表に示す
）、８０度で２４時間蒸気養生を行い、その後、温度２
０度、湿度６５％の室内で２週間に亘って気中養生を行
った。得られた繊維強化気泡石膏セメント板について物
性値の測定を行いその結果を第３表に、また、その時の
荷重−タワミ曲線を第３図に示す。この石膏セメント板
の厚みは５０鶴である。

なお、曲げ強度および圧縮強度は、ＪＩＳＡ２１１３・
２１１１に４拠して測定した。また、タフネスは、最高
破壊強度に達する迄のタワミ量を、荷重−タワミ曲線と
基軸とで囲まれた面積から読取ることによって求めた。

また、荷重−タワミ曲線は、厚さ５０ｍ、　’ＩＩ　Ｌ
ｏｏｌｍ、　Ｈさ４００鶴のテストピースを、スパン３
００鶴、中央載荷方式にてインストロンＴ　Ｔ　ＣＭに
装着し、荷重の大きさを連続的に変化させて測定した。

第　　　　　１　　　　　表第表第イく以上の様に供試体２〜４に示す繊維強化気泡石膏セメン
ト板は、従来の軽量セメント板や軽量石膏板と比べて著
しく優れた曲げ強度と圧縮強度とタフネスを有している
。この原因として繊維強化気泡石膏セメント板自体がＰ
ｖＡ＆ｌＩｉ維により補強されていることと、繊維強化
気泡石膏セメント板の表面に２層構造の不織布が強固に
一体化されており、しかも２層構造不織布が一体化され
ていることより製造工程中においてトラブルなく均質な
繊維強化気泡石膏セメント板が製造できたことが一番に
挙げられる。

〔実施例２〕 β型半水石膏１００ｉ量部およびスラグセメント８０重
量部からなる主材料に対して、補強繊維として繊維太さ
１．８デニール、繊維長さ１２０、ＡＲ値８４４、強度
１３．５ｇ　／デニールであるｐｖＡｕｌｉ維を主材料
に対して１．２Ｍ量部及び混練して出来たスラリーを、
前記不織布を敷ならした鋼製型枠内に流し込み成形し、
第４表に示すように８０℃又は１００℃または１３０　
”Ｃの加熱乾燥、又は８０度の蒸気養成を２４時間行い
、その後、温度２０℃、湿度６５％の室内で２週間気中
養生を行い繊維強化気泡石膏セメント板を製造した。こ
の供試体の物性値の測定結果を第５表に示す。

繊維強化気泡石膏セメント板の厚さは５０ｕである。

第　　　　　４　　　　　表第表上記供試体６〜１０のうち、９は＃住温度が１３０℃と
高く、セメントが十分な強度に硬化できなかった。また
、９以外の供試体に関しては、ＰＶＡ繊維により補強さ
れていることと二層構造不織布が一体化されていること
により、物性値において極めて優れていた。

〔実施例３〕第６表に示すように、β型半水石膏２０又は３゜又は４
０又は５０又は６０又は７０又は８０重量部に対してス
ラグセメント８０又は７０又は６ｏ又は５ｏ又は４゜又
は３０又は２０重量部のそれぞれからなる主材料に対し
て、補強繊維として繊維太さ１．８デニル、繊維長さ１
２ｕＸＡＲ値８４４、強度１３．５ｇ　／デニールのＰ
ＶＡｆｉ維を主材料に対して１．２重量部及び気泡を添
加した供試体を患１１〜克１７とし、これらの供試料体
に水を第６表に示すＭ９部加え混練することによって形
成されたスラリーを、前記実施例に示す不織布を底部に
敷ならしたｔ４製型枠内に流し込み、８０’Ｃ−２４時
間蒸気養生を行った後、温度２０ｔ、湿度６５％の室内
で２週間気中養成を行い、繊維強化気泡石膏セメント板
を製造した。この供試体の物性値の測定結果を第６表に
示す。成形物の厚さは５０ｆｉである。

以下余白− 第第表表上記の結果、成形物はＰＶＡｍ維により補強され、さら
に二層構造不織布が一体化されていることより、優れた
物性値を有しているものの、石膏とスラグセメントの配
合重量比が極端になると、ＢＳ／ρ２の値が低下してく
ることがわかる。

〔考案の効果〕この様に生成された水和物は、水に不溶の硬化物である
ため、石膏体の耐水強度は改善され、その内部の化合水
分とスラグとのバインダー効果により加熱時の収縮亀裂
を防止し、石膏の持つ耐火性能も確保する事が出来、又
、補強繊維としてＰ　Ｖ　Ａ繊維を始めとする有機繊維
やガラス繊維あるいは戻号繊維からなる不織布を使用す
ることにより、高強度・高靭製の繊維強化気泡石膏セメ
ント板の作製が出来た。

このように本発明により得られる繊維強化石／−を満足
しており、かつ、タフネスが２５ｋｇ１以上であり、し
たがって高強度、高靭性を満足している。

【図面の簡単な説明】

第１図は、実施例１乃至３に用いた不織布の断面図、第
２図は、その不織布の通気量−目付量曲線である。また
第３図は、実施例１で得られた繊維強化気泡石膏セメン
Ｉ・板の荷重−タワミ曲線である。第 ■ 閏ＰＰねＩ喰と〆リエステルねｄ盲力゛らなる下層芥、添
布目付３７ｇ／ｍ’ （ｃｃ／（ｘ”分　　　　　第２　図特代許願人人協和技研株式会社株式会社　大　林　組株式会社　り　ラ　し内外木材工業株式会社江　　　原　　　省　　　吾目イす！　（９２ｍす２ｏ。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）石膏及びスラグセメント（高炉セメント）を主材
料とし、補強材として繊維が主材料に対して重量比で０
．３％〜２０％含有されており、かつ、内部に気泡が存
在してなる軽量成形物であって、繊維の周りにはエトリ
ンガイドが存在しており、曲げ強度が式（曲げ強度／（
比重）＾２）≧５０ｋｇ／ｃｍ＾２を満足し、タフネス
が２５ｋｇ−ｃｍ以上であることを特徴とする繊維強化
気泡石膏セメント板。
（２）繊維強化気泡石膏セメント板の片面もしくは両面
に、目付量３０ｇ／ｍ＾２〜８００ｇ／ｍ＾２の不織布
が一体化されている特許請求の範囲第１項に記載の繊維
強化気泡石膏セメント板。
（３）補強材として主材料中に配合される繊維が、ポリ
ビニルアルコール繊維、ポリアクリロニトリル繊維、ポ
リエステル繊維、ポリオレフィン繊維、ポリプロピレン
繊維、アラミド繊維、ガラス繊維、炭素繊維もしくはこ
れらの繊維の混合体である特許請求の範囲第１項又は第
２項に記載の繊維強化気泡石膏セメント板。
（４）石膏及びスラグセメントを主材料とし、補強材と
して繊維を主材料に対して重量比で０．３％〜２０％含
有しており、さらに気泡を含有している繊維強化気泡石
膏セメントの混練物をベルト上で連続的に成形し、これ
を４０℃〜１００℃で養生して連続生産することを特徴
とする繊維強化気泡石膏セメント板の製造方法。
（５）目付量３０ｇ／ｍ＾２〜８００ｇ／ｍ＾２の不織
布を予めベルト上に設置しておき、その上に繊維強化気
泡石膏セメントの混練物を連続的に流し込み、上記不織
布と混練物を一体化させたのち、４０℃〜１００℃で養
生する特許請求の範囲第４項に記載の繊維強化気泡石膏
セメント板の製造方法。